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軽元素を利用した新しい物質合成法の反応メカニズムの解明と磁石材料設計指針の構築

阐明轻元素新材料合成方法的反应机理并建立磁体材料设计指南

基本信息

批准号：
19H00753
负责人：
佐久間昭正
金额：
$ 28.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

希土類フリー磁石材料の開発は、我が国のエネルギー戦略における最重要テーマの一つである。本研究はこれまでの当該分野の研究成果を踏まえ、軽元素（H,C,O,N）を利用した新しい物質合成法の反応メカニズムを解明するとともに、軽元素がFe合金の磁性に与える影響を理論計算によって解析し、希土類フリー磁石材料の材料設計指針を構築することを目標としている。初年度前半(4月~6月)は、1.酸化物経由によるナノ組織の形成過程の解析および2．磁気異方性、交換相互作用の第一原理計算について予備検討を開始した。1．においてはこれまでFeの酸化物のみを対象としていたが、今回Fe合金まで範囲を広げて検討した。最初にFe-M合金(M=Si、Mn、Ni)において空気を流した場合の酸化開始温度を求めた。M元素を添加することによって酸化開始温度は高くなり、約800 ℃以上となった。Feの場合は約400 ℃であるから大幅に高くなる。元素によって異なるものの、800～1000 ℃の間で(Fe,M)2O3あるいは(Fe,M)3O4の酸化物を得ることができた。次にこれらの還元条件を検討した。還元は水素ガスを流しながら行った。これも元素によって異なるものの役500 ℃以上でFeに還元されることがわかった。結晶子の大きさも還元温度が高くなるにしたがい増大する傾向にあるが、無添加の場合と比べて結晶子の大きさは小さく、M元素に粒成長抑制の効果があることがわかった。2．においては、理論計算の対象とする物質のスクリーニングを開始した。基盤研究Sに採択されたため本研究は廃止になったが、当該内容を継続して研究を進める。

The development of rare earth magnetic materials is the most important thing in China. This study aims to explore the effects of elements (H,C,O,N) on the magnetic properties of Fe alloys by using new methods of synthesis of materials, theoretical calculation, analysis and construction of material design guidelines for rare earth-based magnetic materials. In the first half of the first year (April to June), 1. Analysis of the formation process of acidizing compounds from the first half of the first half of the first half of 1. The reaction of Fe and Fe in the solution was investigated. For Fe-M alloys (M=Si, Mn, Ni), the initial acidizing temperature is determined. The initial temperature of acidification is higher than 800 ℃ when M element is added. Fe is about 400 ℃. Elements are different from each other, and (Fe,M)2O3 and (Fe,M)3 O4 are obtained at 800~1000 ℃. The second time, the original conditions were discussed. The water is still flowing. The temperature of the element is above 500 ℃. The temperature of the crystal particle is higher than that of the crystal particle, and the growth inhibition effect of the M element is higher than that of the crystal particle. 2. Theoretical calculation of the substance of the object is started. The basic research is to collect and analyze the contents of this research.